CN102945294B - 基于bim的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，按照以下步骤实施：步骤1、创建基于BIM的地下综合管线模型，预留出非标准矩形连接件的空间；步骤2、自动获取各个管线的规格；步骤3、获取管线的空间坐标；步骤4、确定非标准矩形连接件所连接的两个端口；步骤5、计算两条管线对应端口四个顶点的空间坐标；步骤6、根据各个顶点确定四个平面，得到连接该两条管线的非标准矩形连接件立体模型即成。本发明的方法在BIM平台中，根据两条管线的空间位置，快速、准确地自动生成矩形连接件，提高设计效率，加快施工进度。

Description

基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法

技术领域

本发明属于综合管线布局技术领域，涉及一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法。

背景技术

随着城市建设的发展，地下建筑越来越多，尤其是城市轨道建设的速度进一步加快，地铁系统中的地铁车站通常属于地下工程，造价昂贵，空间相对狭小、且人流密集。地下综合管线是地铁的一种重要的设施设备，其包括消防、给排水、污水、通风、强电、弱电等，是保证地铁正常通信、运行关键因素，同时也是环境安全的重要保障。地下综合管线所涉及的种类繁多，数量巨大，且空间拓扑关系复杂，在有限狭小的空间内难以保证在任何时候都是横平竖直的敷设。当矩形管线(如送风、新风、回风等管道)走向发生变化时，如果不是以90°、180°或者270°的角度转折时，管线与管线之间的连接件不再是预先设计好的标准连接件。非标准矩形连接件不能够批量生产，通常为单件生产，并且对特定用户、特定环境的依赖性很强，非标准矩形连接件设计技术水平的高低在很大的程度上决定了产品的质量和使用效益。在狭小的地铁车站中，非标准矩形连接件几乎占据所有连接件数量的1/3，如何在保持产品一致性的前提下，提高非标准矩形连接件的确定方法，并能够节约原材料，降低成本和能耗，是设计人员及施工人员非常关注的重点和难点。

地下综合管线设计通常采用CAD技术。虽然CAD技术的应用范围越来越广泛，但由于计算机软硬件的限制，CAD技术大部分仍为二维平面绘图阶段。在传统的CAD设计模式中，图元都是通过点、线、块的二维方式表达，不能直观、形象地表现图元的实际几何形状，以及图元之间的空间关系。地下综合管线设计通常采用二维平面设计，由于二维平面设计不能形象展现管线的空间拓扑关系，以及管线连接件的几何形状、尺寸和精度，因此管线之间的连接件通常通过简单的线条或者由线条组成的块的形式表达。由于无法准确地表达非标准矩形连接件的三维信息，在设计过程中无法给予足够的重视，因此在施工过程中时常需要根据实际的情况进行测量、设计，并进行加工，通常会造成施工进度缓慢，甚至导致施工返工，加大施工成本。

BIM(building information modeling，建筑信息模型)是以三维数字化为基础，根据设计、施工、运营、维护过程提出的一种新的数字化管理方法。BIM的定义是利用开放的行业标准，对设施的物理及功能特性及其相关的项目生命周期信息进行数字化形式的表现，从而为项目决策提供支持，并有利于更好地实现项目的价值。BIM将所有的相关方面的信息集成在一个连贯有序的数据组织中，相关的应用软件在授权的情况下可以获取、修改或增加甚至删除数据。BIM思想是以信息为核心，三维模型为基础，即任何一个模型都是三维信息化的。在三维可视化的基础上，合理地利用BIM模型的信息可以有效地解决地下综合管线非标准矩形连接件设计的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，解决现有的非标准矩形连接件设计需要根据实际的情况进行测量、反复设计，并进行加工，工作效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，按照以下步骤实施：

步骤1、创建基于BIM的地下综合管线模型

在BIM平台中，建立地下综合管线三维信息模型，包括回风、送风、新风、消防、给排水管线，当矩形管线的走向发生非90°、非180°或者非270°转折时，或者其他无法用标准连接件连接时，预留出非标准矩形连接件的空间；

步骤2、自动获取各个管线的规格

选取两条所要连接的地下综合管线模型，并分别获取该两条管线模型规格信息，规格为管线端口的高度及宽度，分别用Height、Width及Height’、Width’表示；

步骤3、获取管线的空间坐标

通过管线端口中心点的起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y坐标、终点Z坐标来确定，在所确定的三维空间坐标系中，分别获取步骤2所确定的两条管线模型的起始坐标与终点坐标，起始坐标与终点坐标分别用S(sx,sy,sz),E(ex,ey,ez)及S1(sx1,sy1,sz1),E1(ex1,ey1,ez1)表示；

步骤4、确定非标准矩形连接件所要连接的两个端口

两条管线距离最近的两端口应处于连接状态，且这两个端口分别为两条管线的对应连接端，

线段S-S1、S-E1、E-S1以及E-E1的长度分别用Length1、Length2、Length3、Length4表示，则长度分别表示为：

$\mathrm{Length}1=\sqrt{{(\mathrm{sx}1-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{sy}1-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{sz}1-\mathrm{sz})}^2}$

$\mathrm{Length}2=\sqrt{{(\mathrm{ex}1-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{ey}1-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{ez}1-\mathrm{sz})}^2}$

$\mathrm{Length}3=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{sx}1)}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{sy}1)}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{sz}1)}^2}$

$\mathrm{Length}4=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{ex}1)}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{ey}1)}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{ez}1)}^2},$

判断Length1、Length2、Length3、Length4的最小值，通过已知的最小长度能够确定两条管线的连接方式，从而确定接件所连接的两个端口；

步骤5、计算两条管线对应端口各自四个顶点的空间坐标

S点或者E点为地下综合管线的端口的中点，每个地下综合管线矩形端口具有四个顶点，该四个顶点确定了非标准矩形连接件一端的大小、形状，以及空间位置，

依次命名该四个顶点为P1、P2、P3、P4，分别对应的空间坐标依次为：P1(px1,py1,pz1)、P2(px2,py2,pz2)、P3(px3,py3,pz3)、P4(px4,py4,pz4)，根据地下综合管线的起始坐标S(sx,sy,sz)与终点坐标E(ex,ey,ez)能够确定直线S-E的空间方程，以及管线的长度Length：

$\mathrm{Length}=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{sz})}^2},$

得直线S-E与Z轴的夹角α为：

α＝arcsin((ez-es)/Length)

                         ，

同理，得直线S-E在平面XOY上的投影与X轴的夹角β为：

$\mathrm{\β}=\arcsin \left((\mathrm{ez}1-\mathrm{sz}1)\right)/\sqrt{{\mathrm{Length}}^2-{(\mathrm{ey}1-\mathrm{sy}1)}^2},$

因此，得点P1(px1,py1,pz1)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}1=\mathrm{sx}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}1=\mathrm{sy}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}1=\mathrm{sz}+0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P2(px2,py2,pz2)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}2=\mathrm{sx}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}2=\mathrm{sy}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}2=\mathrm{sz}+0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P3(px3,py3,pz3)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}3=\mathrm{sx}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}3=\mathrm{sy}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}3=\mathrm{sz}-0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P4(px4,py4,pz4)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}4=\mathrm{sx}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}4=\mathrm{sy}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}4=\mathrm{sz}-0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

同样，得到另一条对应管线端口的四个顶点的空间坐标，这四个顶点分别用P1’、P2’、P3’、P4’表示；

步骤6、确定非标准矩形连接件的四个平面

根据顶点P1、P2、P2’、P1’按序确定平面F1，根据顶点P1、P4、P4’、P1’确定平面F2，根据顶点P3、P4、P4’、P3’确定平面F3，根据顶点P2、P3、P3’、P2’确定平面F4；最后根据四个平面F1、F2、F3、F4，得到连接该两条管线的非标准矩形连接件立体模型，即成。

本发明的有益效果是，在BIM平台中，可以根据两条管线的空间位置，快速、准确地自动生成矩形连接件，解决地铁车站中非标准矩形连接件不易设计的弊端，在提高设计效率与设计质量的同时，加快施工进度，并在保证施工进度的前提下降低施工成本。此外，本方法可扩展为其他类型管线的非标准矩形连接件的设计，以及任意角度走向的连接件的设计。

附图说明

图1是本发明方法模型中的地下综合管线端口示意图；

图2是本发明方法模型中的两个管线连接(轴心线平行状态)示意图；

图3是本发明方法模型中的两个管线连接(轴心线垂直状态)示意图；

图4是本发明方法所要确定的非标准矩形连接件四个面的模型示意图。

具体实施方式

本发明的基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，以BIM平台为基础，采用以BIM思想为基础的三维数字化技术，在BIM平台中，任何一个模型都是信息化的，即模型是数字化的，且模型与信息之间可双向驱动，当模型发生变化时，所对应的信息随之改变，同理当模型的信息改变时，其所对应的模型亦发生变化。

如回风管道的规格参数信息由200*300变成500*800时，此管道模型的宽度及高度又由原来的200、300变成500、800，反之亦然。此外，模型的所有信息均可以被获取到。BIM模型的信息包括模型的属性信息及空间信息。以消防管道为例，此管道具有消防管线的所有属性信息，如管线类型、管线规格(即管道的半径)、压强、成本、净空等；同时空间信息包括管线的起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y坐标、终点Z坐标等。通过两条管线的空间位置信息，可以确定出两条管线的空间关系，并能够确定连接件所要连接的两个端口。

根据管线端口中心点坐标及端口高度与宽度，可以确定管线端口四个顶点的空间坐标，同理可以确定另一条管线端口的四个顶点的空间坐标，根据所确定的8个顶点依次可以生成四个平面，此四个平面组合成一个管线连接件从而将两条管线连接起来。

本发明的基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、创建完整的基于BIM的地下综合管线模型

在BIM平台中，根据设计经验或者设计好的CAD图纸，建立地下综合管线三维信息模型，包括回风、送风、新风、消防、给排水等管线。

当矩形管线的走向发生非90°、非180°或者非270°转折时，或者其他无法用标准连接件连接时，预留出非标准矩形连接件的空间。

步骤2、自动获取各个管线的规格

基于BIM三维模型的信息主要分为两大类：属性信息与空间信息。属性信息为模型的基本信息，包括名称、类别、用途、规格、压强、造价等。

选取两条所要连接的地下综合管线模型，并分别获取该两条管线模型规格信息，规格为管线端口的高度及宽度，分别用Height、Width及Height’、Width’表示。

步骤3、获取管线的空间坐标

空间信息为确定模型空间位置的基本信息，地下综合管线的空间位置主要通过管线端口中心点的起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y坐标、终点Z坐标来确定。

在所确定的三维空间坐标系中，分别获取步骤2所确定的两条管线模型的起始坐标与终点坐标，起始坐标与终点坐标分别用S(sx,sy,sz),E(ex,ey,ez)及S1(sx1,sy1,sz1),E1(ex1,ey1,ez1)表示。

步骤4、确定非标准矩形连接件所要连接的两个端口

所述的两条管线理论上有4种不同的连接方式：S-S1、S-E1、E-S1、E-E1，但在实际情况下，其中只有一种为正确连接方式，即两条管线距离最近的两端口应处于连接状态，且这两个端口分别为两条管线的对应连接端，

线段S-S1、S-E1、E-S1以及E-E1的长度分别用Length1、Length2、Length3、Length4表示，则长度分别表示为：

$\mathrm{Length}1=\sqrt{{(\mathrm{sx}1-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{sy}1-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{sz}1-\mathrm{sz})}^2}$

$\mathrm{Length}2=\sqrt{{(\mathrm{ex}1-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{ey}1-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{ez}1-\mathrm{sz})}^2}$

$\mathrm{Length}3=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{sx}1)}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{sy}1)}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{sz}1)}^2}$

$\mathrm{Length}4=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{ex}1)}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{ey}1)}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{ez}1)}^2},$

判断Length1、Length2、Length3、Length4的最小值，通过已知的最小长度能够确定两条管线的连接方式，从而确定接件所连接的两个端口。

步骤5、计算两条管线对应端口各自四个顶点的空间坐标

如图1，S点或者E点为地下综合管线的端口的中点，地下综合管线矩形端口具有四个顶点，该四个顶点确定了非标准矩形连接件一端的大小、形状，以及空间位置，依次命名该四个顶点为P1、P2、P3、P4，分别对应的空间坐标依次为：P1(px1,py1,pz1)、P2(px2,py2,pz2)、P3(px3,py3,pz3)、P4(px4,py4,pz4)，根据地下综合管线的起始坐标S(sx,sy,sz)与终点坐标E(ex,ey,ez)能够确定直线S-E的空间方程，以及管线的长度Length：

$\mathrm{Length}=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{sz})}^2},$

得直线S-E与Z轴的夹角α为：

α＝arcsin((ez-es)/Length)

                         ，

同理，得直线S-E在平面XOY上的投影与X轴的夹角β为：

$\mathrm{\β}=\arcsin \left((\mathrm{ez}1-\mathrm{sz}1)\right)/\sqrt{{\mathrm{Length}}^2-{(\mathrm{ey}1-\mathrm{sy}1)}^2},$

因此，得点P1(px1,py1,pz1)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}1=\mathrm{sx}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}1=\mathrm{sy}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}1=\mathrm{sz}+0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P2(px2,py2,pz2)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}2=\mathrm{sx}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}2=\mathrm{sy}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}2=\mathrm{sz}+0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P3(px3,py3,pz3)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}3=\mathrm{sx}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}3=\mathrm{sy}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}3=\mathrm{sz}-0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P4(px4,py4,pz4)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}4=\mathrm{sx}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}4=\mathrm{sy}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}4=\mathrm{sz}-0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

同样，得到另一条管线端口的四个顶点的空间坐标，这四个顶点分别用P1’、P2’、P3’、P4’表示。

步骤6、确定非标准矩形连接件的四个平面

参照图2、图3，所述的两条管线的空间位置为轴心线平行或轴心线垂直，由管线1的对接端口的四个顶点以及管线2的对应端口的四个顶点，可以确定四个平面，此4个平面能够将两条管线(管线1和管线2)连通起来。

参照图4，根据顶点P1、P2、P2’、P1’按序确定平面F1，

根据顶点P1、P4、P4’、P1’确定平面F2，

根据顶点P3、P4、P4’、P3’确定平面F3，

根据顶点P2、P3、P3’、P2’确定平面F4；

最后根据四个平面F1、F2、F3、F4，得到连接该两条管线的非标准矩形连接件立体模型，即成。

实施例

以西安市地铁二号线某车站为例说明，基于BIM的非标准矩形连接件线确定方法如下：

步骤①:根据地铁车站综合管线设计CAD图纸，在BIM平台中创建所有地下综合管线模型；

步骤②：在BIM平台中选取两条需要对接的，且走向不为90°、180°或者270°的矩形管线；

步骤③：分别获取此两条管线的规格信息及空间信息；

步骤④：分别计算此两条管线需连接件连接的端口的四个顶点的空间坐标，并确定连接件的四个平面；

步骤⑤：通过平面创建函数或者模型匹配方法创建步骤④所确定的四个平面，从而达到非标准矩形连接件的设计目的。

Claims (2)

1.一种基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1、创建基于BIM的地下综合管线模型

在BIM平台中，建立地下综合管线三维信息模型，包括回风、送风、新风、消防、给排水管线，当矩形管线的走向发生非90°、非180°或者非270°转折时，或者其他无法用标准连接件连接时，预留出非标准矩形连接件的空间；

步骤2、自动获取各个管线的规格

选取两条所要连接的地下综合管线模型，并分别获取该两条管线模型规格信息，规格为管线端口的高度及宽度，分别用Height、Width及Height’、Width’表示；

步骤3、获取管线的空间坐标

通过管线端口中心点的起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y坐标、终点Z坐标来确定，在所确定的三维空间坐标系中，分别获取步骤2所确定的两条管线模型的起始坐标与终点坐标，起始坐标与终点坐标分别用S(sx,sy,sz),E(ex,ey,ez)及S1(sx1,sy1,sz1),E1(ex1,ey1,ez1)表示；

步骤4、确定非标准矩形连接件所连接的两个端口

两条管线距离最近的两端口应处于连接状态，且这两个端口分别为两条管线的对应连接端，

线段S-S1、S-E1、E-S1以及E-E1的长度分别用Length1、Length2、Length3、Length4表示，则长度分别表示为：

$\mathrm{Length}1=\sqrt{{(\mathrm{sx}1-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{sy}1-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{sz}1-\mathrm{sz})}^2}$

$\mathrm{Length}2=\sqrt{{(\mathrm{ex}1-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{ey}1-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{ez}1-\mathrm{sz})}^2}$

$\mathrm{Length}3=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{sx}1)}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{sy}1)}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{sz}1)}^2}$

$\mathrm{Length}4=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{ex}1)}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{ey}1)}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{ez}1)}^2},$

判断Length1、Length2、Length3、Length4的最小值，通过已知的最小长度能够确定两条管线的连接方式，从而确定接件所连接的两个端口；

步骤5、计算两条管线对应端口各自四个顶点的空间坐标

S点或者E点为地下综合管线的端口的中点，每个地下综合管线矩形端口具有四个顶点，该四个顶点确定了非标准矩形连接件一端的大小、形状，以及空间位置，

依次命名该四个顶点为P1、P2、P3、P4，分别对应的空间坐标依次为：P1(px1,py1,pz1)、P2(px2,py2,pz2)、P3(px3,py3,pz3)、P4(px4,py4,pz4)，根据地下综合管线的起始坐标S(sx,sy,sz)与终点坐标E(ex,ey,ez)能够确定直线S-E的空间方程，以及管线的长度Length：

$\mathrm{Length}=\sqrt{{(\mathrm{ex}-\mathrm{sx})}^2+{(\mathrm{ey}-\mathrm{sy})}^2+{(\mathrm{ez}-\mathrm{sz})}^2},$

得直线S-E与Z轴的夹角α为：

α＝arcsin((ez-es)/Length)

                         ，

同样，得到直线S-E在平面XOY上的投影与X轴的夹角β为：

$\mathrm{\β}=\arcsin \left((\mathrm{ez}1-\mathrm{sz}1)\right)/\sqrt{{\mathrm{Length}}^2-{(\mathrm{ey}1-\mathrm{sy}1)}^2},$

因此，得点P1(px1,py1,pz1)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}1=\mathrm{sx}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}1=\mathrm{sy}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}1=\mathrm{sz}+0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P2(px2,py2,pz2)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}2=\mathrm{sx}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}2=\mathrm{sy}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}2=\mathrm{sz}+0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P3(px3,py3,pz3)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}3=\mathrm{sx}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}3=\mathrm{sy}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)-0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}3=\mathrm{sz}-0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

P4(px4,py4,pz4)坐标值为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{px}4=\mathrm{sx}-0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\cos \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\sin \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{py}4=\mathrm{sy}+0.5*\mathrm{Height}*\sin \left(\mathrm{\α}\right)*\sin \left(\mathrm{\β}\right)+0.5*\mathrm{Width}*\cos \left(\mathrm{\β}\right)\\ \mathrm{pz}4=\mathrm{sz}-0.5*\mathrm{Height}*\cos \left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right.,$

同样，得到另一条对应管线端口的四个顶点的空间坐标，这四个顶点分别用P1’、P2’、P3’、P4’表示；

步骤6、确定非标准矩形连接件的四个平面

根据顶点P1、P2、P2’、P1’按序确定平面F1，

根据顶点P1、P4、P4’、P1’确定平面F2，

根据顶点P3、P4、P4’、P3’确定平面F3，

根据顶点P2、P3、P3’、P2’确定平面F4；

最后根据四个平面F1、F2、F3、F4，得到连接该两条管线的非标准矩形连接件立体模型，即成。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的地下综合管线非标准矩形连接件的确定方法，其特征在于：所述的两条管线的空间位置为轴心线平行或轴心线垂直。